Schwingende Nanodrähte mit Formgedächtnis

Forscher entwickeln neues Material für nichtflüchtige Datenspeicher.

Tokio (Japan) - Das zeitraubende Hochfahren eines Rechners könnte bereits im nächsten Jahrzehnt überwunden werden. Nahezu alle Chiphersteller arbeiten an nichtflüchtigen Arbeitsspeichern, die sich die jeweils letzten digitalen Daten wie eine Festplatte ohne jeden Stromfluss merken. Sind derzeit Phasenwechsel-Materialien, die sich auf Knopfdruck zwischen einer amorphen und kristallinen Struktur hin und her schalten lassen, die aussichtsreichsten Kandidaten, schlagen japanische Forscher nun einen schwingenden Nanodraht vor. In der Fachzeitschrift "Journal of Micromechanical Microengineering" beschreiben sie eine erste Speicherzelle, in der der Nanodraht mit Spannungspulsen mechanisch ausgelenkt wird und jeweils in der letzten Einstellung verharrt.

"Der gekrümmte Nanodraht schaltet von einer stabilen Position in eine andere und bleibt da", sagt Benoit Charlot vom japanisch-französischen Forschungszentrum LIMMS (Laboratory for Integrated Micro-Mechatronic Systems) in Tokio. Für die Herstellung des nur 100 Millionstel Millimeter dicken Nanodrahts griffen sie auf etablierte Techniken der Chiphersteller zurück. Mit der Elektronenstrahllithografie, gezielter Oxidation und chemischen Ätzprozessen formten sie aus einem Siliziumrohling den schwingenden Nanodraht aus Siliziumoxid. Danach beschichteten sie diese Struktur mit Aluminium und spannten sie zwischen zwei Elektroden ein.

Mit Spannung von etwa 90 Volt konnte dieser Nanodraht hin und her gebogen werden. Von Vorteil erwies sich die Bistabilität des Materials: So verharrte der Draht in der jeweils letzten Position, was der Speicherung einer digitalen "0" oder "1" entspricht. Bevor ein erstes Speichermodul mit diesen gekrümmten Nanodrähten gebaut werden kann, wollen die Forscher die zum Schalten notwendige Spannung noch reduzieren. Zudem müssen sie die Geschwindigkeit des Schaltvorgangs genau bestimmen, um die Konkurrenzfähigkeit mit Phasenwechsel-Materialien zeigen zu können.